Fe-Zr-B非晶合金的机械合金化制备及其三元相图的热力学计算

作     者：吕俊 

作者单位：华侨大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈晓虎

授予年度：2006年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：Fe-Zr-B 非晶合金 机械合金化 相图热力学计算 非晶形成能力 

摘      要：Fe-Zr-B非晶合金是一种良好的软磁性材料，在变压器设备、磁性记录材料、电磁干扰屏蔽材料等领域有着重要的应用。但是目前人们对于非晶合金的非晶转变机制知之甚少，加上传统非晶合金制备工艺对合金熔体的冷却速率有着苛刻的要求，更使得大块非晶合金材料的开发和制备变得十分困难，限制了它的生产与应用。本课题从实验与理论两方面入手，针对以下两个问题展开工作： (1) 研究机械合金化致Fe-Zr-B非晶化的转变机制及其非晶形成能力与成分的关系;(2) 寻找具有良好非晶形成能力的Fe-Zr-B非晶合金成分范围。 本课题试图通过相图热力学计算，预测具有良好非晶形成能力的合金成分，实现非晶合金的材料设计。 在实验研究方面，本课题以前人对Fe-B、Fe-Zr-B非晶合金的研究成果为基础，着重开展了对成分配比为FeZrB (x=0，10，20，30，40 at.％)的混合粉体的机械合金化实验。并通过扫描电子显微镜、X射线多晶衍射、差示扫描量热法等分析测试手段研究了它们的非晶化过程及热力学行为。着重讨论了它们的非晶转变机制及热稳定性。 在理论研究方面，本课题以搜集到的有关Fe-Zr体系、Fe-B体系、B-Zr体系的相图热力学资料为基础，评估了B-Zr二元相图，获得了相关热力学参数。并在此基础上，成功地预测了Fe-Zr-B三元相图，计算出该体系的液相线，获得了三元相图上的共晶成分点。根据相关研究成果，这些共晶成分点可能就是具有良好非晶形成能力的合金成分。 通过与本次机械合金化实验的研究成果进行对比发现：理论计算中获得的一个共晶成分点与本课题实验研究中非晶形成能力好、热稳定性高的非晶合金成分十分接近。通过与前人有关Fe-Zr-B块体非晶合金的研究成果进行对比发现：成分越接近该共晶点的合金体系非晶形成能力越好。这一研究结果表明本课题提出的通过热力学理论计算来实现非晶合金材料设计的思路是正确的，方法是可行的。